Permafrost kartieren und Klimavorhersagen verbessern: „UndercoverEisAgenten“ launchen neue Mapping-App

Die Arktis erwärmt sich etwa doppelt so schnell wie die gesamte Erde. Durch den Temperaturanstieg taut der gefrorene Untergrund, der sogenannte Permafrost, setzt die Treibhausgase Kohlenstoffdioxid (CO2) und Methan frei – und treibt dadurch die globale Erwärmung weiter voran. Außerdem wird der Boden durch den tauenden Untergrund instabiler und kann absacken, mit verheerenden Folgen für Gebäude und Straßen.

Das Projekt UndercoverEisAgenten, eine Kooperation zwischen dem Heidelberg Institute for Geoinformation Technology, dem Alfred-Wegener-Institut und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, möchte über diese folgenreichen Tauprozesse in der Arktis aufklären: Die UndercoverEisAgenten haben es sich zur Aufgabe gemacht, das Verständnis und die Beobachtung dieser Landschaftsveränderung zu verbessern und damit wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse zum Ausmaß und der Geschwindigkeit des Permafrost-Tauens zu gewinnen. Dabei setzen sie auf die Mithilfe von Bürgerinnen und Bürgern.

Ein wichtiger Schritt in der Permafrostforschung ist es, Luftbilder von Permafrostregionen zu kartieren. Dank der neu veröffentlichten UndercoverEisAgenten Web App können dabei jetzt alle Interessierten mithelfen und damit die Forschung zum Zustand des Permafrosts unterstützen. In einem kurzen Tutorial erhalten die Bürgerwissenschaftlerinnen und Bürgerwissenschaftler eine Einführung in das Thema und erfahren, auf welche Besonderheiten sie bei der Kartierung achten müssen. Dann geht es direkt los mit der Kartierung. Durch die Beiträge entsteht ein einzigartiger Referenzdatensatz für die Forschung, mit dessen Hilfe das Auftauen des Permafrosts in Zukunft mit Methoden des maschinellen Lernens automatisch erkannt und vorhergesagt werden kann.

Die Luftbilder, die von den Bürgerforschenden in der Web App kartiert werden, stammen aus Kanada und sind nicht etwa von professionellen Forschungsteams aufgenommen, sondern von Schülerinnen und Schülern aus der arktischen Gemeinde Aklavik. Auch sie sind damit wichtige UndercoverEisAgenten und aktiv an der Permafrostforschung beteiligt. Mithilfe von Drohnen machen sie hochauflösende Luftbilder der Landoberfläche und entwickeln, mit der Unterstützung von Expertinnen und Experten, eigene Forschungsfragen rund um das Thema Permafrost. Sie beteiligen sich an der Auswahl konkreter Untersuchungsgebiete und bestimmen den Schwerpunkt der folgenden Analysen mit. Gemeinsam mit deutschen Schülerinnen und Schülern werten die jungen Bürgerforscherinnen und Bürgerforscher die Luftbilder anschließend aus und kommen so den Auswirkungen der Klimaerwärmung auf die Spur. Expertinnen und Experten, Menschen aus betroffenen Gebieten und interessierte Bürgerinnen und Bürger arbeiten im Projekt UndercoverEisAgenten Hand in Hand.

Die Mapping-Anwendung wird kontinuierlich durch das Feedback von Bürgerforschenden weiterentwickelt. Das Projekt wird im Rahmen des Förderbereichs Bürgerforschung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Es gehört zu 15 Projekten, die bis Ende 2024 die Zusammenarbeit von Bürgerinnen und Bürgern und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler inhaltlich und methodisch voranbringen und Antworten auf gesellschaftliche Herausforderungen geben sollen.

Das Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT) möchte den Wissens- und Technologietransfer aus der Grundlagenforschung im Bereich Geoinformatik in die Praxis verbessern – und dies auf Basis innovativer Geoinformationstechnologien. 2019 wurde das HeiGIT als An-Institut der Universität Heidelberg gegründet und wird seitdem von der Klaus Tschira Stiftung getragen. Das Institut forscht und entwickelt intelligente Routing- und Navigationsdienste für nachhaltige Mobilität und stellt Geodaten für die Unterstützung humanitärer Einsätze zur Verfügung. Zudem werden innovative Dienste aus dem Spatial Data Mining und Maschinellem Lernen zur Analyse, Verarbeitung, Anreicherung und Visualisierung von nutzergenerierten Geodaten (z.B. OpenStreetMap) eingesetzt.

Das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Das DLR-Institut für Datenwissenschaften in Jena entwickelt Lösungen für die Herausforderungen der Digitalisierung in den Bereichen Datenmanagement, Sichere Digitale Systeme, Datenanalyse und Datengewinnung. Ein Themenfeld der Abteilung für Datenanalyse und -intelligenz ist die Entwicklung von kostengünstiger und zielgruppenangepasster Technologien und Crowdsourcing-Ansätze zur Datenerhebung und -auswertung, wobei Datenqualität, -quantität und Standardisierung berücksichtigt werden. Das DLR School Lab Jena fördert zudem den Kontakt zwischen Wissenschaft und Schulkindern.